1. El lúpulo contenido
en la cerveza, su
efecto antioxidante en
un grupo controlado
de población
Marzo 2007
Prof. Jesús Román Martínez Álvarez
Dra. Victoria Valls Bellés
Prof. Dr. Antonio Villarino Marín
Sociedad Española de Dietética
y Ciencias de la Alimentación (SEDCA).
Facultad de Medicina. Universidad de Valencia.
3. El lúpulo contenido en la cerveza,
su efecto antioxidante en un
grupo controlado de población
Este trabajo ha sido realizado por el siguiente grupo de investigación:
Prof. Jesús Román Martínez Álvarez
Prof. Dr. Antonio Villarino Marín
Sociedad Española de Dietética y Ciencias de la Alimentación
Dra. Victoria Valls Bellés
Dra. Pilar Codoñer Franch
Ana Belén López Jaén
Simón Yao Lee
Facultad de Medicina. Universidad de Valencia
Mª Carmen Ambrós Marigómez
Hospital de León
Agradecimientos:
Los autores manifiestan su agradecimiento a las personas que con su colaboración hicieron
posible la realización de este Estudio: al Dr. Rafael Pérez Vicente, jefe del servicio de análisis
clínicos del Hospital de León, y a las Comunidades Cistercienses de los monasterios de San
Miguel de las Dueñas, de Santa María de Carrizo, en Carrizo de la Ribera, y de Santa María
la Real en Gradefes (León).
4.
5. SUMARIO
1 INTRODUCCIÓN: CERVEZA, LÚPULO,
ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE Y SALUD ..........................................................6
1.1. Cerveza con alcohol y cerveza sin alcohol .............................................8
1.2. Lúpulo ...........................................................................................9
2 RADICALES LIBRES Y ESTRÉS OXIDATIVO ..................................................16
2.1. El oxígeno y el daño oxidativo .............................................................16
2.2. Los radicales libres .............................................................................17
2.3. Origen de los radicales libres................................................................20
2.4. Daño oxidativo a las biomoléculas ........................................................22
2.5. Procesos fisiopatológicos relacionados con los radicales libres..................23
2.6. Sistemas de defensa ante el estrés oxidativo..........................................33
2.7. Alimentación y estrés oxidativo ............................................................51
3 OBJETIVOS DEL ESTUDIO .........................................................................59
4 MATERIALES Y MÉTODOS .........................................................................60
4.1. Material.............................................................................................60
4.2. Métodos ............................................................................................61
4.3. Diseño experimental............................................................................68
5 RESULTADOS...........................................................................................70
5.1. Valoración nutricional y energética .......................................................70
5.2. Suplementación dietética: cerveza sin alcohol ........................................72
5.3. Suplementación dietética: lúpulo..........................................................80
5.4. Estudio comparativo entre la suplementación
con cerveza sin alcohol y lúpulo...........................................................88
6 DISCUSIÓN.............................................................................................90
6.1. Metabolismo oxidativo.........................................................................90
6.2. Metabolismo lipídico ...........................................................................93
6.3. Parámetros marcadores de inflamación ..................................................95
6.4. Capacidad antioxidante comparada de
la cerveza sin alcohol y del lúpulo ........................................................97
7 CONCLUSIONES .............................................................................................99
• BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................101
6. u n o
INTRODUCCIÓN: CERVEZA, LÚPULO,
ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE Y SALUD
La cerveza es una bebida fermentada tradicional que está presente en la dieta
desde hace miles de años. Es una bebida de baja graduación alcohólica y se pro-
duce industrialmente a partir de ingredientes que apenas han cambiado en el
transcurso de los siglos: agua, malta y lúpulo. Su posible relación con la salud no
ha sido estudiada hasta tiempos muy recientes y sus efectos se achacan, sobre
todo, a la presencia en la misma de sustancias antioxidantes como los polifenoles
y las melanoidinas, además de otras sustancias nutritivas (folatos, carbohidratos,
magnesio, etc.) y no nutritivas (fibra).
Dentro de las bebidas que contienen polifenoles destaca la cerveza, cuya acti-
vidad antioxidante global oscila entre unos valores mínimos y máximos compren-
didos en el intervalo 2 - 56 mg según la capacidad antioxidante equivalente de
vitamina C (CEAC). Estos datos indican que se trata de una bebida con una capa-
cidad antioxidante global significativa, ya que posee valores similares a otras bebi-
das alcohólicas, como el vino, y no alcohólicas, como el mosto. De los estudios
realizados se desprende que el tipo de cerveza no influye en el poder antioxidan-
te, ya que cervezas negras, rubias y sin alcohol presentan valores similares
(González San José et al., 2001).
Los compuestos fenólicos protegen de la oxidación a las lipoproteínas de baja den-
sidad (LDL) desempeñando un papel clave en la prevención de la aterosclerosis.
También pueden prevenir la trombosis, inhibiendo la agregación plaquetaria, la per-
meabilidad y fragilidad capilar (Mazza, 2000). Este efecto se ha demostrado median-
te experimentos con animales in vitro e in vivo. En muchos casos se inhibe la AMP
cíclico fosfodiesterasa y como resultado se incrementan los niveles de cAMP.
Asimismo, se reduce el nivel de calcio, se inhibe el “factor de activación plaqueta-
rio”, se promueve la captación de los radicales libres y se reduce la liberación de enzi-
mas que favorecen la agregación plaquetaria (Meltzer y Malterud, 1997; Craig, 1996).
Los compuestos fenólicos también son considerados como reguladores del siste-
ma inmune y como antiinflamatorios, probablemente debido a la modulación del
6
7. u n o
metabolismo del ácido araquidónico, reduciendo los niveles de tromboxano. También
modulan la actividad enzimática de la ciclooxigenasa, lipoxigenasa, fosfolipasa A2,
hialuronidasa, e inhiben la acción de la angiotensina convertasa, mieloperoxidasa
(que produce el hipoclorito y otros prooxidantes) y xantinooxidasa (que produce los
radicales superóxido), entre otras. Dichos efectos les otorgan un amplio potencial
para su utilización con fines médicos (Craig, 1996). Son numerosos los estudios que
han mostrado que este tipo de compuestos poseen propiedades antioxidantes, inhi-
biendo la peroxidación lipídica y captando radicales libres como hidroxilo, supéroxi-
do y alcoxi radical (Sichel et al., 1991).
Igualmente se han descrito efectos antivíricos, antibacterianos y antifúngicos. Se
ha observado in vitro el potencial de la epicatequina como agente antivírico y las
antocianidinas pueden inhibir las enzimas que intervienen en la replicación del rhi-
novirus y del virus de la inmunodeficiencia humana (HIV) (Hocman, 1989).
Los efectos beneficiosos de la ingesta de un elevado número de alimentos ricos
en compuestos fenólicos como cerveza, fresas, espinacas, vino tinto, etc. se pueden
evaluar a corto plazo ya que aumentan la capacidad antioxidante en suero (Cao et
al., 1998; Velioglu et al., 1998; Kähkönen et al., 1999), lo que avala el creciente
interés por el consumo de alimentos ricos en estos compuestos (Hertog et al.,
1995).
Desde un punto de vista bioquímico, los compuestos fenólicos también tienen
un especial interés debido a su potencial anticarcinógeno, bien estimulando el bom-
beo de ciertos agentes cancerígenos hacia el exterior de las células o bien median-
te la inducción de enzimas de detoxificación (Mazza, 2000). En la bibliografía cien-
tífica son múltiples las referencias que demuestran que los flavonoides tienen efec-
tos citostáticos en varios sistemas in vitro y que son capaces de regular ciertos pro-
cesos importantes en el desarrollo del cáncer. Los flavonoides tienen actividad anti-
promotora, efecto antiinvasivo, e inhiben enzimas como la tirosina proteinkinasa,
la ornitin decarboxilasa ATP-dependiente y la DNA topoisomerasa. Numerosos tra-
7
8. u n o
bajos de investigación demuestran que los isoflavonoides de la soja, especialmen-
te la genisteína, pueden tener efecto protector frente a diferentes tipos de cáncer
(mama, colon y piel). Este hecho, se ha relacionado con el efecto estrogénico de
los isoflavonoides, mediante diferentes mecanismos bioquímicos (Barnes, 1995;
Herman et al.,1995).
En lo que respecta al lúpulo, existen numerosos estudios sobre su papel en dife-
rentes patologías. Así, según los resultados obtenidos por Milligan (Milligan et al.,
2002), se encuentra que la humulona del lúpulo inhibe la resorción ósea, lo que
produce una elevada protección frente a la osteoporosis, y posee una pronunciada
actividad anti-inflamatoria. La humulona inhibe además la angiogénesis, es decir,
reduce la formación de nuevos vasos sanguíneos, proceso clave en la proliferación
de tumores, así como en el crecimiento descontrolado de células endoteliales, un
marcador de riesgo cardiovascular.
1.1. CERVEZA CON ALCOHOL Y CERVEZA SIN ALCOHOL
La cerveza es una bebida de baja graduación alcohólica resultante de fermentar
el mosto procedente de la malta (usualmente de cebada, aunque pueden partici-
par minoritariamente otros cereales como el arroz, el trigo y el maíz), sólo o mez-
clado con otros productos amiláceos transformables en azúcares, por digestión
enzimática y su cocción. El mosto de la malta se aromatiza con flores de lúpulo.
En conclusión, los constituyentes de la cerveza y su valor nutritivo y no nutri-
tivo provienen de sus tres principales ingredientes: malta, lúpulo y agua. En el
caso de la cerveza sin alcohol, por diferentes procedimientos tecnológicos se eli-
mina –habitualmente a partir de cerveza completa- el contenido alcohólico.
La cerveza sin alcohol es un producto relativamente nuevo en el mercado que
satisface las necesidades adicionales de determinados consumidores que desea-
8
9. u n o
ban disfrutar de una bebida refrescante como es la cerveza sin contenido alcohó-
lico. La legislación española admite esta denominación siempre que el contenido
alcohólico sea inferior al 1% en volumen, aunque en el mercado existen actual-
mente cervezas de tipo Cero.
1.1.1. CONSUMO DE CERVEZA SIN ALCOHOL EN ESPAÑA
El crecimiento de la cerveza sin alcohol en nuestro país aumenta progresiva-
mente cada año y representó en 2006 más del 10% del consumo total de cerve-
za. España se consolida por tanto como el primer consumidor del mundo de cer-
veza sin alcohol, a gran distancia de Francia, segundo país del mundo en con-
sumo de cerveza sin alcohol.
1.2. LÚPULO
El lúpulo (Humulus lupulus L.) se emplea para aromatizar la cerveza y obtener
el característico sabor amargo de la bebida. Pertenece a la familia de las can-
nabáceas, plantas herbáceas carentes de látex, de flores menudas.
Planta medicinal silvestre conocida ya en la Antigüedad, unos 6.000 años a.
C., el lúpulo se utiliza desde el siglo IX para la obtención de “lupulino”, emple-
ado en la fabricación de cerveza.
El lúpulo, además de contribuir a la estabilidad de la espuma, aromatiza y
tiene propiedades antisépticas. Las cervezas lupuladas son más resistentes al
deterioro microbiológico.
En el Diccionario de la Lengua Española de la Real Academia se define esta
materia prima de la cerveza como una planta trepadora, muy común en varias par-
tes de España, de la familia de las cannabáceas, con tallos sarmentosos de tres a
9
10. u n o
cinco metros de largo, hojas parecidas a las de la vid, flores masculinas en raci-
mo, y las femeninas en cabezuela, y fruto en forma de piña globosa cuyas esca-
mas cubren dos aquenios rodeados de lupulino. Los frutos, desecados, se emple-
an para aromatizar y proporcionar el sabor amargo a la cerveza.
La planta del lúpulo tiene una serie de brotes, a partir de la cepa, que dan lugar
a tallos trepadores o sarmientos, sobre los cuales, en cada nudo, se desarrollan dos
hojas opuestas, pecioladas y con tres a siete lóbulos, de una forma que recuerda a
los pámpanos de la vid. La vida útil de la planta es de diez a quince años, al cabo
de los cuales es conveniente arrancarla y sustituirla por otra nueva.
El lúpulo es una planta dioica, por lo que las flores masculinas y femeninas se
producen en distintos pies. Generalmente, los productores de lúpulo sólo cultivan
las plantas hembras. Las flores femeninas se agrupan en conos o piñas, formando
verdaderos racimos. En la base de las escamas que forman los conos se encuentra
la lupulina, una sustancia amarillenta y amarga que contiene resinas, aceites esen-
ciales y taninos utilizados en la industria cervecera. La lupulina se emplea también
para usos médicos e industriales, aunque su función principal es aromatizar la cer-
veza. Este producto, de aspecto y tacto de polvo, algo grasiento, tiene un aroma
Humulus lupulus, reproducción
de una lámina del Herborarium
Blackwellianum de 1739
10
11. u n o
característico, más o menos intenso y fino, al igual que los perfumes que combinan
intensidad y finura de aroma.
El lúpulo florece en verano, y los conos se cogen entre finales de agosto y pri-
meros de septiembre.
1.2.1. USOS TRADICIONALES
Tradicionalmente, el lúpulo se ha usado como hipnótico, sedante y diurético (Font-
Quer, 1983). En la Inglaterra medieval, se rellenaban las almohadas con conos de la
planta como remedio contra el insomnio. Santa Hildegarda, le atribuía virtudes con-
tra la “bilis negra” o melancolía. Sin embargo, en la medicina antigua se ignoraba
su utilidad (no lo citan ni Galeno ni Dioscórides) aunque Plinio se refiere breve-
mente a ella considerándola una planta alimenticia (cuyo nombre era lupus). En
algunas comarcas españolas, los vástagos tiernos se han consumido de forma simi-
lar a la de los espárragos.
En 1516 el duque bávaro Guillermo IV aprobó la famosa "Reinheitsgebot" o "Ley
de pureza" de la cerveza, que limitaba los ingredientes permitidos en su elaboración
a tres: cebada (o trigo), lúpulo y agua. Esta ley continua aún vigente, con escasas
modificaciones, en toda Alemania; lo que nos da una idea de la importancia del
lúpulo en la elaboración de la cerveza desde hace siglos.
1.2.2. USO INDUSTRIAL DEL LÚPULO
Inicialmente, se utilizó el lúpulo silvestre para la cervecería, pero su baja calidad y
el volumen de esta industria conllevaron el comienzo del cultivo en España. A estos
efectos, el primer intento serio se realizó en La Coruña a principios del siglo XX. Sin
embargo, durante la posguerra española, y coincidiendo con la II Guerra Mundial,
las fábricas de cerveza tuvieron grandes problemas de abastecimiento de lúpulo,
11
12. u n o
debido a la práctica paralización de las importaciones. En consecuencia, el gobier-
no español promulgó el 23 de mayo de 1945 un decreto por el que se prevé el
fomento del cultivo a través de una concesión administrativa que recae en la
Sociedad Anónima Española de Fomento del Lúpulo, constituida por casi todas las
fábricas de cerveza que existían en ese momento en el país.
1.2.3. EL LÚPULO EN LA PRODUCCIÓN CERVECERA
En el lúpulo se han identificado más de 1.000 sustancias entre las que se encuen-
tran múltiples derivados isoméricos (Verzele y Keukeleire, 1991). Todas ellas apor-
tan al lúpulo sus peculiares características que lo convierten en insustituible para
la fabricación de la cerveza. Son las resinas, almacenadas en glándulas de lupulina
presentes en varias partes de la planta, pero fundamentalmente en los frutos pro-
ducidos a partir de las flores femeninas. Estas resinas se clasifican en función de su
diferente solubilidad y son una mezcla de compuestos químicos análogos que son
los precursores de los alfa y beta ácidos, los cuales al cocer con el mosto se iso-
merizan y se transforman en sustancias amargas.
El contenido de estos alfa y beta ácidos (medido como porcentaje en peso) es
una característica varietal, si bien pueden verse influidos de una manera importan-
te por la climatología y otros factores. Otros constituyentes importantes son los
aceites esenciales (humuleno, farneseno, mirceno, etc.) y los taninos. Los primeros
confieren al lúpulo su aroma característico. Tradicionalmente se ha hablado de
variedades aromáticas y de variedades amargas, precisamente en función del nivel
de alfa ácidos y de aceites esenciales.
1.2.4. COMPONENTES DEL LÚPULO
Las flores de la planta del lúpulo (también llamadas conos o piñas) contienen en
su interior unas glándulas de color amarillo. Estas glándulas están llenas de una
12
13. u n o
resina llamada lupulina, que es el principio activo que los cerveceros buscan en el
lúpulo. La lupulina aporta:
1.2.4.1. COMPONENTES AMARGOS
Los ácidos amargos representan entre el 5% y el 20% aproximadamente del peso
del lúpulo maduro según su variedad (Verzele y Keukeleire, 1991). Estos ácidos se
clasifican como alfa ácidos y beta ácidos y son derivados del floroglucinol di o tri-
prenilados. Los alfa ácidos se extraen tras la adición de acetato de plomo al
extracto crudo, mientras que los beta ácidos permanecen en solución. La calidad
del lúpulo viene marcada sobre todo por los alfa ácidos, especialmente por la
humulona (35-70% del total de alfa ácidos), la cohumulona (del 20-65%) y la
adhumulona (del 10-15%). Los alfa ácidos están presentes en la cerveza en con-
centraciones de hasta los 4 mg/ml contribuyendo en la misma a la estabilidad de
la espuma y aportando sus características antibacterianas y, por lo tanto, de mejo-
ra de la conservación.
El amargor del lúpulo proporciona el contrapunto adecuado al dulzor de la
malta y este sabor amargo se extrae durante la cocción. En ella, los alfa ácidos
insolubles se isomerizan en ácidos iso-alfa más solubles que, en la cerveza repre-
sentan más del 80% de los componentes del lúpulo presentes en la misma.
Se han conseguido aislar en el laboratorio cinco alfa ácidos que están presen-
tes en el lúpulo de forma natural, en diferentes proporciones que varían como
hemos dicho según la variedad:
I humulona
I cohumulona
I adhumulona
I prehumulona
I posthumulona
13
14. u n o
Además de alfa ácidos, el lúpulo también contiene beta ácidos, los cuales tam-
bién añaden amargor a la cerveza cuando se oxidan. Sin embargo, los ácidos beta
oxidados no son tan amargos como los ácidos alfa isomerizados y contribuyen
mucho menos al amargor final de la cerveza.
Los alfa ácidos son muy susceptibles a la oxidación (sobre todo a temperaturas
elevadas) y cuando esto ocurre ya no pueden ser isomerizados en ácidos iso-alfa,
lo cual merma significativamente su capacidad de amargor. Esta es una caracterís-
tica que hace que su almacenamiento y conservación sean muy delicados. Los cer-
veceros deben tener esto muy en cuenta y, por ello, tratan de conseguir lúpulos lo
más frescos posibles y de guardarlos en frío y en condiciones anaeróbicas.
1.2.4.2. COMPONENTES AROMÁTICOS
Los investigadores no han sido capaces, hasta ahora, de reproducir la complejidad
de aromas del lúpulo añadiendo componentes químicos sintéticos. Ni tampoco uti-
lizando otro tipo de plantas o especias. Existe un consenso generalizado sobre que
son las sinergias que se producen entre los distintos componentes del lúpulo las
que le confieren su inimitable capacidad aromatizante. Mediante técnicas cromato-
gráficas se han conseguido identificar más de 250 aceites esenciales y todavía exis-
ten otros muchos aún desconocidos.
1.2.4.3. ACEITES ESENCIALES
Son extremadamente volátiles y son una razón más para conservar el lúpulo en
algún medio anaeróbico, como en recipientes al vacío o en atmósferas modificadas
de CO2 o nitrógeno. Tampoco soportan una cocción dilatada. Es por ello que los
lúpulos aromáticos se suelen añadir en los últimos minutos de cocción, mientras
que los lúpulos amargos se añaden antes para facilitar la isomerización de los áci-
14
15. u n o
dos alfa. El aceite esencial de lúpulo contiene alkanos, monoterpenos y sesquiter-
penos, habiéndose detectado (Eri et al., 2000) doscientas ochenta y seis distintas
sustancias en su aceite, más de cien de las cuales ni siquiera han podido ser iden-
tificadas actualmente. Como constituyentes volátiles, se han identificado claramen-
te al monoterpeno myrceno y a los sesquiterpenos beta-cariofileno y al humuleno,
quienes representan entre el 57-82% del aceite esencial. Este aceite no parece ejer-
cer un papel fitoestrogénico.
1.2.4.4. FLAVONOIDES PRENILADOS
Son una mezcla de chalconas, de las que hasta la fecha se han aislado treinta es-
pecies, secretadas por las glándulas lupulínicas junto con los ácidos amargos y los
aceites volátiles (Milligan et al., 1999). Tienen efecto fitoestrogénico.
La chalcona xantohumol es el más abundante flavonoide prenilado en el produc-
to en fresco y en el lúpulo comercial, alcanzando concentraciones de 0.01-0.5%
(Stevens et al., 1999). El estrógeno vegetal más potente hoy conocido como 8-pre-
nilnaringenina corresponde con el 1:1 racemato (+)-8-prenilnaringenina o hopeína
(según la terminología de Keukeleire et al., 2001).
15
16. d o s
RADICALES LIBRES Y ESTRÉS OXIDATIVO
2.1. EL OXÍGENO Y EL DAÑO OXIDATIVO
El conocimiento de los efectos biológicos de las especies oxigénicas reactivas corre
paralelo al estudio del metabolismo energético de los seres vivos, proceso en el que
la presencia de oxígeno es imprescindible. En efecto, hoy sabemos que el oxígeno
(uno de los elementos gaseosos más abundantes de la naturaleza) se presenta en
forma de gas diatómico. El oxígeno molecular, a pesar de contener un número par
de electrones, se presenta como una molécula paramagnética donde dos de sus elec-
trones están localizados en orbitales diferentes y girando en un mismo sentido con
espines paralelos. Esto tiene un gran interés en relación con su mecanismo de
acción molecular y, especialmente, con su papel oxidativo.
Tal vez una de las primeras referencias sobre la toxicidad del oxígeno se la debe-
mos a Lavoisier, quien en 1785 ya sugirió que el exceso de la administración de oxí-
geno podría ser tan peligroso como su defecto. Más tarde, en el siglo XVIII, se des-
cubrieron otros productos derivados del oxígeno como el H2O2 y el ozono
(Bannister, 1986).
2.1.1. EVOLUCIÓN Y OXIDACIÓN
La importancia evolutiva del oxígeno fue señalada por Irvin Fridovich en 1978, des-
cubridor de la SOD, quien atribuía a la presencia de oxígeno en la tierra la desapa-
rición de especies orgánicas incapaces de metabolizar y defenderse contra las accio-
nes de aquella molécula y, más concretamente, contra la acción de las especies oxi-
génicas producidas mediante su oxidación monovalente (Fridovich, 1974). De este
modo, sólo aquellos organismos capaces de desarrollar mecanismos enzimáticos
reactivos derivados fueron adaptándose paulatinamente a la progresiva oxigenación
de la atmósfera. De cualquier forma, independientemente de las teorías evolutivas
y sus mecanismos de selección, es evidente que el oxígeno fue seleccionado por la
16
17. d o s
naturaleza para actuar como aceptor terminal de las oxidaciones celulares, desem-
peñando así, una función clave en su reacción con la citocromo oxidasa, represen-
tando el último eslabón de la cadena de transporte electrónico. Gracias a este meca-
nismo se produce más del 90% del oxígeno consumido por las células de los anima-
les superiores.
Un átomo de oxígeno individual puede adquirir dos electrones para completar los
ocho y convertirse en un ión óxido. También pueden unirse dos átomos de oxígeno
para compartir un par de electrones cada uno, formándose así la molécula de oxí-
geno diatómico. Finalmente, si una molécula de oxígeno adquiere un electrón extra
en el curso de una reacción, se transforma en otra especie paramagnética y mono-
.
rradical cargada negativamente que se conoce como anión superóxido (O -). Éste
2
es uno de los radicales libres o especies reactivas más importantes en gran parte
responsable de la toxicidad del oxígeno.
Gracias a los experimentos de Fridovich, el radical superóxido alcanza un enorme
interés en el campo de la bioquímica (Fridovich y Handler, 1961) al demostrarse su
producción por enzimas celulares tales como la xantina oxidasa y, adicionalmente,
al descubrirse la existencia de la enzima superóxido dismutasa (SOD), capaz de
transformar el ión superóxido en un producto de menor reactividad como es el H2O2,
que a su vez es reducido a agua y oxígeno por la acción de otras enzimas.
A partir de ese momento, estas especies (y otras que se irían descubriendo pos-
teriormente) irían cobrando un papel protagonista en la explicación de los meca-
nismos de acción citotóxica del oxígeno mediante el estrés oxidativo.
2.2. LOS RADICALES LIBRES
Son especies moleculares activadas, dotadas de un electrón desapareado en un nivel
energético superior y, por lo tanto, dotadas de propiedades paramagnéticas, lo que
17
18. d o s
les confiere una alta e indiscriminada reactividad. Actualmente los radicales libres
(RL) también son conocidos como especies reactivas oxigénicas, EROs o ROS, así
como especies reactivas del nitrógeno ERN o RNS. Cuando se combinan radicales
libres procedentes del oxígeno y del nitrógeno se pueden convertir en otras espe-
cies reactivas no radicales también llamados ROM (Reactives Oxygen Metabolites) o
metabolitos reactivos del oxígeno o AO (Active Oxygen). Las especies oxigénicas
reactivas más destacadas se encuentran reflejadas en la Tabla 1:
Tabla 1. Resumen de las Especies Reactivas
Radicales No Radicales
.
ROS Superóxido (O2- ) Peróxido de hidrógeno (H2O2)
.
O Hidroxilo ( OH) Ácido hipocloroso (HOCI)
EROs Peroxilo (RO2) Ozono (O3)
.
Alkoxilo (RO ) Oxígeno singlete (1O3)
Hidroperóxilo (HO2)
RNS Óxido nítrico (NO) Ácido nitroso (HNO2)
O Dióxido nítrico (NO2) Tetróxido de dinitrógeno (N2O4)
ERN Trióxido de dinitrógeno (N2O3)
Peroxinitrito (ONOO-)
Ácido peroxinitroso (ONOOH)
Catión nitronio (NO2+)
Peroxinitritos alkilos (ROONO)
Tanto ROS como RNS son términos genéricos (Halliwell, 1996) que incluyen radi-
cales y algunos no radicales que actuan como agentes oxidantes del oxígeno y del
nitrógeno, pudiendo convertirse fácilmente en radicales. Hay que añadir que algu-
nas de estas sustancias pueden clasificarse en ambas categorías y que, además,
existen las denominadas especies reactivas del cloro. El término “reactivo” tal vez
no sea un término del todo apropiado, ya que hay radicales y no radicales como
H2O2, que pueden reaccionar con otras especies y formar otras mucho más reacti-
.
vas como el OH que presenta una alta reactividad.
18
19. d o s
2.2.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
Son muchas las especies oxígenas que actúan como oxidantes biológicos. La
capacidad de cada radical (RL) o especie oxigénica reactiva viene determinada,
desde el punto de vista químico, por cuatro características básicas:
I Reactividad
I Especificidad
I Selectividad
I Difusibilidad
.
El O2 - es la sustancia reductora más potente. Tras la simple adición de un
.
protón, da lugar a la formación de HO2 - convirtiéndose en un agente oxidante
.
muy activo, selectivo y específico. El O2 - no es, sin embargo, especialmente
reactivo con lípidos, glúcidos o ácidos nucleicos y exhibe una reactividad limi-
.
tada con determinadas proteínas. Sin embargo, el O - sí reacciona con proteí-
2
nas que contienen metales en su grupo prostético.
.
El OH , sin embargo, reacciona con cualquier molécula que tenga cerca, sin
especificidad alguna. El peligro de su efecto radica, por lo tanto, en la impor-
tancia funcional del compartimento celular en el que se origina, así como en la
molécula a la que ataca. De este modo, si afectase al ADN podría producir gra-
ves efectos. Por el contrario, si la producción del radical tiene lugar en un entor-
no como el plasma y la molécula dañada es un enzima que se encuentra presen-
te en gran cantidad, el daño biológico real será prácticamente imperceptible. Los
. .
tres componentes con mayor capacidad de difusión son O - < H O < OH , capa-
2 2 2
ces de reaccionar con moléculas que se encuentran alejadas de su lugar de ori-
gen, incluso contando con capacidad de atravesar las membranas celulares
(Figura 1).
19
20. d o s
Figura 1. Reactividad de especies oxigénicas
.
O2 - + H+ + e- HO2
. .
O2 - + HO2 H2O2 + O2
.
HO2 + HO2 + H+ H2O2 + O2
. .
O2 - + O2 - + H+ H2O2 + O2
. .
O2 - + H2O2 OH + OH- + O2
La producción de los radicales libres tiene que ser controlada continuamente y
mantenida a muy bajas concentraciones por parte de los distintos mecanismos dis-
ponibles por las células obligadas a desarrollarse en ambientes aeróbicos. Por esta
razón, las especies oxigénicas se producen en ambientes suficientemente circuns-
critos para impedir su difusión o, en su defecto, controlados por la acción de enzi-
mas defensivas sintetizadas por las células aeróbicas encargadas de su rápida con-
versión en especies más estables o inofensivas.
2.3. ORIGEN DE LOS RADICALES LIBRES
Se sabe que los radicales libres se producen de forma natural como intermediarios
o productos de numerosas reacciones oxidativas de las células, así como a través de
diversos procesos físico-químicos o de biotransformación (Pryor, 1976). También
existen fuentes externas. Es decir, se ha de considerar el origen tanto endógeno
como exógeno de las especies reactivas oxigénicas y especies reactivas del nitró-
geno. Las EROs pueden producirse a través de la exposición a oxidantes medioam-
bientales, tóxicos y metales pesados, que pueden perturbar el equilibrio entre las
reacciones de reducción celular y las de oxidación, alterando la normalidad de las
funciones biológicas.
20
21. d o s
2.3.1. FUENTES ENDÓGENAS
Las principales fuentes endógenas de radicales libres en la célula son:
I La cadena de transporte electrónico.
I El transporte electrónico microsomal (reacciones de hidroxilación).
I Las células fagocitarias.
I La autooxidación de compuestos de carbono reducido.
I La activación calatalítica de diversos enzimas del metabolismo intermediario:
hipoxantina, xantina oxidasa, aldehído oxidasa, monoamina oxidasa, ciclooxige-
nasa y lipooxigenasa (Beckman y Ames, 1998; Lindsay y Astley, 2002).
2.3.2. FUENTES EXÓGENAS
Como se ha citado con anterioridad, los EROs también pueden tener un origen exó-
geno. Estas fuentes exógenas pueden ser:
I Ambientales
Radiaciones electromagnéticas, luz solar, ozono y tabaco. Los radicales libres se
pueden producir en respuesta a radiaciones electromagnéticas, como los rayos
gamma, que pueden escindir el agua y producir radicales hidroxilo (Hallywell,
1996; Betteridge, 2000). Los óxidos de nitrógeno presentes en el humo de los
cigarrillos, causan la oxidación de las macromoléculas así como la reducción de
21
22. d o s
los niveles orgánicos de antioxidantes, lo que contribuye a la aparición de dife-
rentes patologías en el fumador como ciertos tipos de cáncer, especialmente el
de pulmón (Ames et al., 1990; Halliwell, 1994; Betteridge, 2000; Muñiz et al.,
2001).
I Farmacológicas
Xenobióticos, drogas, etc. (Valls et al., 1994 ; Valls et al., 2004). Éste es el caso
de las antraciclinas, que interaccionan con el complejo I de la cadena de trans-
porte electrónico e inducen la formación de radicales libres.
I Nutricionales
Contaminantes, aditivos, etc. Las sales de hierro y de cobre promueven la for-
mación de radicales libres generando H2O2 (reacciones de Fenton). Cuando un
individuo absorbe una cantidad significativa de hierro de la dieta debido a un
defecto genético (especialmente si se trata de hierro hemo), esto se convierte
en un factor de riesgo adicional para contraer enfermedades cardiovasculares así
como ciertos tipos de cáncer en hombres sanos (Ames, 1990).
2.4. DAÑO OXIDATIVO A LAS BIOMOLÉCULAS
Aunque las EROs se han considerado perjudiciales para la célula, pueden sin embar-
go haber jugado un papel importante en el origen de la vida y en la evolución bio-
lógica. En los últimos años, se ha reconocido el papel de las EROs en la modulación
de la expresión génica. De hecho, no es sencillo catalogar a las EROs como molé-
culas definitivamente beneficiosas o dañinas, dependiendo su efecto del proceso
22
23. d o s
celular que se analice. Por ejemplo, la muerte celular por necrosis, seguida de isque-
mia-reperfusión, daña a los tejidos; en este proceso, se cataloga a las EROs como
perjudiciales, mientras que en la muerte celular por apoptosis, este punto de vista
puede variar dependiendo del sistema celular y del proceso que se esté estudiando.
Por otro lado, el papel de las EROs en los procesos de inflamación también puede
ser ambivalente, habiéndose calificado como beneficiosos en el aspecto proinflama-
torio, ya que proporcionan una mejora en la respuesta inmune tras la infección, pero
en otros trastornos, como la artritis reumatoide, la respuesta inflamatoria inapro-
piada generada por ellos es claramente perjudicial y debe ser restringida.
En conclusión, las especies reactivas del oxígeno juegan un papel importante en
la modulación de la expresión genética y de la función celular, pudiendo utilizar
estos cambios como biomarcadores del estrés oxidativo. Las EROs pueden causar oxi-
dación a biomoléculas como los lípidos poliinsaturados, las moléculas de colesterol,
los glúcidos, proteínas y ácidos nucleicos que pueden verse afectadas in vivo por los
radicales libres.
2.5. PROCESOS FISIOPATOLÓGICOS
RELACIONADOS CON LOS RADICALES LIBRES
En la actualidad, son muchos los procesos relacionados con la producción de radi-
cales libres, tales como mutagénesis, transformación celular, cáncer, diabetes,
aterosclerosis, infarto de miocardio, procesos de isquemia/reperfusión, enferme-
dad del neonato (retinopatía neonatal), enfermedades inflamatorias (artritis reu-
matoide, lupus), desórdenes en el sistema nervioso central (enfermedad de
Parkinson, enfermedad de Alzheimer), envejecimiento, etc. En numerosas patolo-
gías, se han observado niveles reducidos de las enzimas antioxidantes, o bien de
antioxidantes totales.
23
24. d o s
2.5.1. ESTRÉS OXIDATIVO Y PATOLOGÍA CARDIOVASCULAR
Las enfermedades cardiovasculares constituyen la primera causa de morbimortali-
dad en los países desarrollados. En el 2020, según datos de la Organización
Mundial de la Salud (OMS), será la primera causa de mortalidad en el mundo. La
patología cardiovascular es un proceso multifactorial donde están implicados la
obesidad, diabetes, hipertensión, genética, dislipemia, radicales libres, estilo de
vida (nutrición, tabaquismo, sedentarismo, etc.), etc., siendo la hiperlipemia uno
de los mayores riesgos en los procesos ateroscleróticos. La aterosclerosis es un
proceso muy complejo en el que están implicadas las LDL y la proliferación celu-
lar en el endotelio (Celermajer et al., 1992).
2.5.1.1. HIPÓTESIS DE LA ATEROSCLEROSIS
Existen diferentes hipótesis para explicar los procesos asociados al desarrollo de
la aterosclerosis:
a) Respuesta al daño.
Esta hipótesis se basa en la propuesta de que el paso inicial sería la disfun-
ción endotelial produciendo un número de respuestas compensatorias que al-
teran las propiedades homeostáticas vasculares normales. Sin embargo, más
recientemente se ha visto que una pared celular endotelial intacta puede de-
sarrollar lesiones ateroscleróticas.
b) Respuesta a la retención de LDL.
Se basa en un aumento en la retención de la LDL dentro de la pared arterial y
su asociación con los proteoglicanos. Junto a la unión a proteoglicanos pare-
ce jugar un papel importante las enzimas lipolíticas y liposomales en la ma-
triz extracelular.
24
25. d o s
c) Modificación oxidativa.
Se basa en que la LDL atrapada en el espacio subendotelial, es susceptible a la
modificación oxidativa. La LDL oxidada estimula la quimiotasis monocítica y fa-
vorece la formación de células espumosas a partir de los macrófagos. Una vez
formada, la LDL oxidada también provoca la disfunción endotelial y el daño ce-
lular. Las células espumosas tienden a la necrosis debido a la estimulación de
LDL oxidada originando fibrosis posterior (placa fibrosa), y favoreciendo la trom-
bosis a consecuencia de la agregación plaquetaria y del incremento de citoqui-
nas proinflamatorias (Steinberg et al., 1989) (Figura 2 y 3).
Figura 2. Oxidación de las LDL
LDL nativas Monocitos circulantes
Células
endoteliales
Macrófago
LDL modificadas
mediante oxidación
Célula espumosa
Steinberg et al. N Engl J Med, 1989;320:915-24
En la actualidad, existen muchas evidencias que indican que en el proceso
de iniciación de la aterosclerosis están implicados los radicales libres, la pero-
xidación lipídica y la modificación oxidativa de las LDL (Spiteller, 2005; Zmi-
jewski et al., 2005), dando mayor validez a la última hipótesis descrita.
25
26. d o s
2.5.1.2. OXIDACIÓN DE LAS LDL
En las lesiones ateroscleróticas se ha observado la existencia de diferentes modifi-
caciones oxidativas que tienen lugar sobre la lipoproteína, además de la producción
de especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno por las células vasculares. Por ello,
la aterosclerosis se ha representado como un estado de elevado estrés oxidativo
caracterizado por la oxidación lipídica y proteica en la pared vascular. Así pues,
recientes estudios han establecido la presencia de lípidos oxidados (Carpenter et al.,
1994; Heinecke, 2006) en dichas lesiones, como consecuencia de la oxidación lipí-
dica, obteniéndose productos como peróxidos, hidroperóxidos, epóxidos, etc. Del
mismo modo, cuando las especies reactivas actúan sobre las moléculas de coleste-
rol producen hidroperóxidos de colesterol y oxisteroles. Además, existen evidencias
de la oxidación proteica en tales lesiones (Fu et al., 1998; Heinecke, 1999;
Heinecke, 2002).
Se ha visto que la aterosclerosis y sus consecuencias anatomopatológicas vas-
culares, se acentúan con el estrés oxidativo. En los supuestos en que estos fenó-
menos de oxidación acontecen sobre las lipoproteínas plasmáticas (LDL), éstas
aumentan significativamente su poder aterogénico, provocando que la LDL oxidada
sea responsable de una serie de efectos como los que se describen a continuación:
• Es captada con mayor facilidad por los macrófagos, lo que produce el enriqueci-
miento de éstos en ésteres de colesterol y la formación de células espumosas.
• Es quimiotáctica para los monocitos y los T-linfocitos.
• Inhibe la motilidad de los macrófagos en la pared arterial.
• Altera la expresión génica, induciendo la producción de citokinas.
26
27. d o s
• Induce la proliferación de células musculares lisas.
• Es inmunogénica y puede provocar la formación de autoanticuerpos.
• Es más susceptible a la agregación, lo que estimula la captación por parte de
los macrófagos.
• Puede alterar de forma perjudicial los procesos de coagulación, como es el caso
de la alteración de la agregación plaquetaria.
2.5.1.3. PROGRESIÓN DE LA ATEROSCLEROSIS
La progresión de la aterosclerosis se puede caracterizar en 6 tipos de lesiones, que
reflejan las fases de inicio, desarrollo y maduración de la enfermedad, que culmi-
naría en la ruptura de la placa de ateroma y la formación de trombos. Los dife-
rentes tipos son:
• Tipo I: Zona propensa a lesión, engrosamiento adaptativo de la intima.
• Tipo II: Acumulación de lípidos en el macrófago formándose unas áreas nodu-
lares de deposición de lípidos y dan lugar a células espumosas.
• Tipo III: La formación continuada de células espumosas y necrosis de macró-
fagos produce este tipo de lesiones que contienen pequeños depósitos de lípi-
dos extracelulares. Esto representaría el núcleo de la lesión aterosclerótica.
• Tipo IV: Se caracteriza por una separación tisular fina del núcleo de lípidos del
lumen arterial.
27
28. d o s
• Tipo V: Las lesiones muestran tejido fibroso, apareciendo un núcleo cubierto
por cápsula fibrosa.
• Tipo VI: Se caracteriza por áreas fibrosas calcificadas con visible fisura o rotu-
ra de la placa.
Finalmente, se produciría la formación de un trombo, que no suele ocluir com-
pletamente la arteria, produciéndose una lesión más fibrosa y estenosante. Las
lesiones, posteriormente, siguen evolucionando con las consiguientes consecuen-
cias cardiovasculares (Figura 3).
Figura 3. Esquema de la progresión de la aterosclerosis
Tipo I Tipo II Tipo III
(zona propensa a la lesión) (Preateroma)
ROS
LDL
Monocitos
Macrófago Íntima
Media
Macrófagos Pequeños depósitos
Célula espumosa
Células espumosas de lípidos extracelulares
Tipo IV Tipo V Tipo VI
(Ateroma) (Ateroma fibroso) (Complicaciones de la lesión)
Núcleo de lípidos extracelulares Tejido fibroso Fisura y hematomas Trombos
28
29. d o s
2.5.2. ESTRÉS OXIDATIVO Y PROCESOS DE INFLAMACIÓN
Desde tiempo atrás se ha manifestado un creciente interés por conocer el papel
exacto que los procesos oxidantes juegan en la patogénesis de la inflamación, la
artritis reumatoide, el asma, la psoriasis y la dermatitis de contacto entre otras
enfermedades (Geronikaki y Gavalas, 2006), todas ellas con un posible vínculo
común con el estrés oxidativo.
El conjunto de procesos asociados con la respuesta inflamatoria es muy com-
plejo (Geronikaki y Gavalas, 2006) y a menudo conlleva la implicación de las espe-
cies oxigénicas reactivas. Se han descrito numerosos mediadores que podrían
amplificar la respuesta inflamatoria, como es el caso de la histamina, la serotoni-
na, las citoquinas y el factor de necrosis tumoral. La inflamación juega, en efec-
to, un papel importante en el desarrollo de numerosas patologías, entre las que
podemos citar la diabetes tipo II, así como sus patologías asociadas como la obe-
sidad (Browning y Jebb, 2006).
De hecho, la relación entre inflamación, diabetes y dieta ha sido verificada en
diferentes estudios realizados tanto en animales como en personas. Así, los mar-
cadores sanguíneos de inflamación, como es el caso de la proteína C reactiva
(PCR) y de la interleukina-6, se consideran, a menudo, parámetros predictivos de
la diabetes. Un caso específico, que nos ilustrará lo complicado de estos proce-
sos, lo constituye la inflamación prostática que, como sabemos, puede contribuir
a la aparición de cáncer en esta glándula, riesgo que disminuye tras la ingestión
de drogas antiinflamatorias y de sustancias antioxidantes (Sugar, 2006).
Según algunos autores, los antioxidantes podrían reducir la inflamación de las
vías aéreas y la reactividad aumentada que existe en los asmáticos (Park y Lee,
2006; Lee et al., 2006). Así, en algunos trabajos se ha demostrado cómo los antio-
xidantes pueden reducir la expresión de ciertos tipos de citoquinas (interleukina
IL-18) en estos procesos asmáticos, inhibiendo la actividad de NF-kappa B, lo que
29
30. d o s
sugiere que las especies oxigénicas reactivas podrían regular la expresión de
interleukinas (Lee et al., 2006).
Existe, desde luego, un interés creciente sobre el papel de los antioxidantes
en el control de otras enfermedades con una base inflamatoria, como por ejem-
plo la alergia. Según se cree, el estatus antioxidante del individuo, está asociado
con una respuesta inmune aumentada aunque no hay evidencia de que a niveles
más elevados de antioxidantes esté asociada una menor respuesta a los alergenos
(Dunstan et al., 2006). La posible acción de los antioxidantes sobre la función
inmune también ha despertado el interés de los investigadores sobre su posible
efecto en patologías ligadas a alteraciones inmunológicas como podría ser el caso
de la esclerosis múltiple (Carlson y Rose, 2006).
A este respecto, se han propuesto numerosas sustancias nutritivas con un
posible papel modulador de la inflamación y, por lo tanto, del impacto global de
ciertas patologías, como la diabetes, sobre el paciente. Asimismo, conocemos fac-
tores de la dieta como el ácido oleico, el ácido linolénico y otros antioxidantes
(Basu et al., 2006), y su capacidad reductora de los marcadores de inflamación.
En esta misma línea, ciertos hallazgos sugieren que la vitamina C tienen efectos
antiinflamatorios, estando asociada con una menor disfunción endotelial en varo-
nes que no tenían un historial previo de diabetes o de enfermedades cardiovas-
culares (Wannamethee et al., 2006) o que la quercetina y otros polifenoles antio-
xidantes tienen una relación directa con la disminución de la inflamación, efec-
to que estaría mediado por la inhibición de las citoquinas proinflamatorias como
el factor de necrosis tumoral (Nair et al., 2006).
De este modo, las estrategias dietéticas que se han señalado corrientemente
como dieta equilibrada (ingestión adecuada de ácidos grasos omega-3, reducción
de grasa saturada y de ácidos grasos trans y, en paralelo, un consumo elevado de
frutas, hortalizas, frutos secos y cereales integrales), pueden asociarse con una
disminución de la inflamación (Guigliano et al., 2006). En cualquier caso, es evi-
30
31. d o s
dente que son necesarios estudios adicionales para poder cuantificar el papel pre-
ciso de cada una de las diferentes sustancias implicadas en estos procesos.
2.5.3. INFLAMACIÓN Y ATEROSCLEROSIS
La inflamación juega un papel fundamental en todas las fases de la enfermedad
aterosclerótica. El papel clave de la oxidación, que liga lípidos e inflamación a la
aterosclerosis, es convincente y apoyado por numerosas evidencias experimenta-
les (Tardif, 2006; Basu et al., 2006). Como conocemos, los factores de riesgo car-
diovascular y el síndrome metabólico están tipificados por un cierto grado de
inflamación. Adicionalmente, la reducción de peso hace menores (Basu et al.,
2006) los marcadores de inflamación (por ejemplo la proteína C reactiva y la inter-
leukina-6).
El conocimiento cada vez más profundo de las implicaciones metabólicas y del
papel que ejercen sustancias como las lipoproteínas, nos ha permitido un acerca-
miento más eficaz a las distintas posibilidades preventivas. Así, era perfectamen-
te conocido cómo, en grandes poblaciones, los niveles de HDL colesterol estaban
inversamente relacionados con el riesgo de padecer enfermedades cardiovascula-
res (Navab et al., 2006); sin embargo, el valor predictivo de estas cifras para un
individuo concreto estaba lejos de ser perfecto.
En consecuencia, se han investigado otros factores asociados a las HDL, entre
los que se incluyen ciertos componentes de estas mismas lipoproteínas. Las HDL
son realmente heterogéneas y contienen diferentes sustancias antioxidantes y
prooxidantes, lo cual lógicamente repercute en su misma función. Así, diferentes
estudios han indicado distintos papeles para las HDL como serían la capacidad
de promover el transporte de colesterol y modular la inflamación sistémica. En
ausencia de inflamación, las HDL interactuarían con las enzimas antioxidantes
para mantener el estatus antiinflamatorio.
31
32. d o s
En presencia de inflamación sistémica, estas enzimas antioxidantes pueden
verse inactivadas y las HDL podrían acumular lípidos oxidados y proteínas que las
convertirían en proinflamatorias. En estas condiciones, la principal proteína de la
HDL, la apolipoproteína A-I, puede verse modificada a merced de la acción de las
especies oxigénicas reactivas. Esta modificación inhabilita la capacidad de las
HDL de vehicular el flujo de colesterol. En consecuencia, la medida de la calidad
y de las funciones de las HDL-c puede proporcionar una mejor identificación de
aquellas personas con un riesgo aumentado de enfermedad cardiovascular.
2.5.4. RELACIÓN ENTRE ENVEJECIMIENTO E INFLAMACIÓN Y PROCESOS
CARDIOVASCULARES
El envejecimiento es consustancial al ser humano y, sin embargo, aún son poco
conocidos los complejos mecanismos por los que se produce. Se han elaborado
al respecto diversas teorías que intentan explicar los mecanismos involucrados
en el proceso de envejecer, siendo una de las más aceptadas la teoría de los radi-
cales libres o del estrés oxidativo. Se basa en un fenómeno común que se pro-
duce en nuestras células ante la presencia de oxígeno, lo que conlleva reaccio-
nes de oxidación que, a su vez, están en el origen de los llamados radicales
libres. La consecuencia es que estos agentes oxidantes producen deterioro celu-
lar, lo que se traduce en una mayor incidencia de diabetes, alteraciones cardio-
vasculares, cánceres, etc.
Este problema es creciente en una sociedad como la nuestra donde la espe-
ranza de vida es cada vez mayor y, por lo tanto, la trascendencia no sólo sani-
taria, sino también económica, de las patologías ligadas al envejecimiento es
enorme. Además de las grandes causas de mortalidad ya citadas, otras muchas
patologías pueden tener su origen, o su mecanismo iniciador, en un desequili-
brio en el estatus antioxidante del sujeto: cataratas, enfermedades neurodege-
32
33. d o s
nerativas, patologías visuales, etc. Dado que uno de los mecanismos más senci-
llos y accesibles para mejorar nuestra defensa antioxidante es seguir una dieta
adecuada, parece lógico seguir profundizando en el conocimiento de aquellas
sustancias presentes en los alimentos que puedan beneficiarnos en este sentido.
Teóricamente, unos estilos de vida saludables donde se incorporen unos hábitos
dietéticos correctos podrían beneficiar nuestra longevidad y la calidad de vida de
estos años vividos.
Atendiendo a los datos citados con anterioridad, es comprensible que algu-
nos autores sugieran que la mejora de la función leucocitaria y la restauración
del balance redox tras el consumo de niveles adecuados de antioxidantes en
adultos, pudiera ser útil para conseguir un envejecimiento más saludable
(Alvarado et al., 2006). En cualquier caso, y como conclusión, es evidente que
se necesitan investigaciones adicionales para definir el papel de los factores die-
téticos sobre los marcadores de inflamación (Basu et al., 2006).
2.6. SISTEMAS DE DEFENSA ANTE EL ESTRÉS OXIDATIVO
Frente a la acción tóxica de los radicales libres, los organismos han desarrollado
mecanismos de defensa que permiten su eliminación o transformación en molé-
culas estables (Davies, 1995).
Todos los sistemas biológicos están en un estado de equilibrio aproximado
entre las fuerzas prooxidantes y la capacidad antioxidante (Sies, 1985), siendo
el desequilibrio a favor de la acción prooxidante lo que se conoce como estrés
oxidativo. De hecho, el daño oxidativo solamente se produce cuando los meca-
nismos oxidantes superan la capacidad de los sistemas de defensa. Por lo tanto,
la supervivencia de las células aeróbicas precisa de mecanismos que contrarres-
ten los efectos negativos de los radicales libres, permitiendo, los sistemas antio-
33
34. d o s
xidantes, el mantenimiento de un balance favorable entre los productos deleté-
reos y los antioxidantes celulares.
Según Halliwell y Gutteridge (1989), antioxidante es cualquier sustancia que
en presencia del sustrato oxidable retrasa considerablemente o inhibe la oxida-
ción de tal sustrato. Un buen antioxidante se caracteriza por su alta efectivi-
dad, su variabilidad operativa y su versatilidad para combinarse con una impor-
tante variedad de especies oxígenas reactivas. Así pues, entre los sistemas
antioxidantes cabe destacar:
a) A nivel fisiológico: El sistema microvascular, cuya función es mantener los
niveles tisulares de O2, siempre dentro de presiones parciales relativamente
bajas.
b) A nivel bioquímico: La defensa antioxidante puede ser enzimática y no en-
zimática.
2.6.1. SISTEMA ENZIMÁTICO ANTIOXIDANTE
El principal sistema de defensa contra los radicales libres lo constituyen prote-
ínas antioxidantes enzimáticas (Figura 4) que incluyen la enzima superóxido dis-
mutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutation peroxidasa (GPx), (Betteridge,
2000). La eficacia de esta tríada enzimática reside en una triple acción defen-
siva al disminuir la producción de estas especies oxigénicas e impedir la inte-
racción de éstas entre sí, para dar lugar a especies más estables de menor reac-
tividad y evitar la peroxidación de las macromoléculas.
Hay otros enzimas importantes que también participan en el sistema de
defensa, incluidos en las reacciones de la regeneración del Glutation (GSH),
como la GSH reductasa, o la NADPH-quinona oxidoreductasa (DT diaforasa).
34
35. d o s
2.6.2. SISTEMA NO ENZIMÁTICO ANTIOXIDANTE O “SCAVENGERS” DE
RADICALES LIBRES
En el sistema antioxidante de defensa no debemos olvidar a las moléculas an-
tioxidantes hidrofílicas o lipofílicas. Como el beta-caroteno, la ferritina, la ceru-
loplasmina, el selenio, el manganeso, la ubiquinona, el zinc, el ácido úrico. De
entre las moléculas hidrofílicas cabe destacar la vitamina C, la vitamina E, el
GSH, los flavonoides y las melanoidinas, entre otras.
Figura 4. Sistema enzimático antioxidante
. SOD
(1) 2 O2 - + 2 H+ 2 H2O2 + O2
Catalasa
(2) 2 H2O2 2 H2O + O 2
GPx
(3) H2O2 + 2 GSH GSSH + 2 H2O
NADPH
GR
NADP
2 GSH
. DT-diaforasa
(4) Q + 2e - + 2 H+ QH2
2.6.1.1. GLUTATION REDUCIDO (GSH)
Entre las endógenas destacaremos el Glutation (g-Glu-CysH-Gly) es el mayor com-
ponente antioxidante intracelular. Es un tripéptido compuesto de cisteína, ácido
glutámico y glicina. Su distribución es universal al estar presente tanto en tejidos
de plantas como de animales y juega un papel principal en la protección celular
contra los efectos dañinos de los radicales libres. Está presente en las células prin-
cipalmente en su forma reducida y gran parte de sus funciones se deben a la pre-
35
36. d o s
sencia del grupo tiólico reducido que le confiere la cisteína y que promueve su
estabilidad intracelular.
En la defensa celular contra los radicales libres tiene un papel importante como
antioxidante al ser capaz de interaccionar y estabilizar radicales hidroxilo, superó-
xido y peróxidos, además de participar en la reducción de otros antioxidantes
(tales como el α-tocoferol) y de donar hidrógenos para reparar el ADN dañado. Por
otro lado puede actuar como cosustrato de enzimas antioxidantes como la gluta-
tion peroxidasa, como ya hemos mencionado. Del glutation reducido podemos des-
tacar las siguientes características:
1. El GSH es un antioxidante exógeno y endógeno. El GSH de la dieta puede ser
absorbido en el intestino delgado y puede ser sintetizado de nuevo.
2. Aunque el radical glutation formado por la oxidación del GSH es un radical pro-
oxidante, este puede reaccionar con otro radical GSH (GS·) y dar como resulta-
do GS-SG que es reducido a GSH por la enzima glutation reductasa dependien-
te del NADPH.
3. El GSH puede reaccionar con componentes electrofílicos de algunos xenobióti-
cos en la reacción catalizada por la glutation-S-transferasa.
4. El GSH capta las EROs.
5. El GSH puede conjugarse con NO, lo que tiene como consecuencia la formación de
GSH nitrosilado, que a través de un sistema de tiol proteínas liberará GSH y NO.
6. El GSH interacciona con ciertas proteínas tiólicas (glutaredoxina y thioredoxi-
na) que pueden jugar un papel importante en la regulación de la homeostasis
del sistema de reducción-oxidación celular.
36
37. d o s
La síntesis del GSH se produce a partir de glutamato, cisteína y glicina en dos
etapas: en la primera etapa, se une el ácido glutámico y la cisteína en una reac-
ción catalizada por la γ-glutamil cisteína sintasa. Dicho paso está limitado por la
disponibilidad de cisteína. El GSH está unido a γ-glutamil cisteína por la GSH sin-
tasa que suma la glicina (Figura 5).
El GSH total está regulado por una reacción de retroalimentación de la γ-gluta-
mil cisteína sintasa. La disponibilidad dietética de los aminoácidos azufrados
puede tener influencia en las concentraciones del GSH celular.
Figura 5. Síntesis de GSH
O O
SH
S
O O N N
O CH2 H
glutation
cisteína sintasa
γ-glutamil cisteína C NH C C N C
N sintasa
N ATP ADP + Pi ATP ADP + Pi CH2 O COO-
Glutamato
CH2
C NH3+
COO-
Entre las exógenas y debido a que se encuentran presentes en la cerveza desta-
caremos los polifenoles y las melanoidinas.
2.6.1.2. COMPUESTOS FENÓLICOS
Estos compuestos, denominados frecuentemente polifenoles, se encuentran muy
extendidos por todo el reino vegetal. En los alimentos de este origen, son espe-
cialmente abundantes en frutas y verduras, además de en productos como el té, el
café, el cacao, la cerveza, el vino y los zumos.
37
38. d o s
Una de las razones por las cuales han adquirido gran interés dichos compues-
tos en los últimos años es debido a su actividad antioxidante. Así pues, su inges-
tión podría ser de interés en la prevención de los procesos patológicos y fisiopa-
tológicos en los cuales están implicados las especies oxigénicas reactivas (EROs o
ROS), como las enfermedades cardiovasculares, cáncer, envejecimiento, enferme-
dades degenerativas, cataratas, procesos inflamatorios, etc. Sin embargo, hay que
tener en cuenta que los polifenoles también pueden tener un efecto prooxidante
y, en consecuencia, acabar produciendo daños a las macromoléculas.
Figura 6. Estructuras químicas de los diferentes ácidos fenólicos y compuestos poli-
fenólicos de los alimentos.
Ácidos Hidroxibenzóicos Ácidos Hidroxicinámicos Ácido clorogénico
(Ácido galico) (Ácido cafeínico y felúrico)
R1 R1 O
OH OH
O O
R2 R2 O H
OH
OH OH H O
OH H OH
R3 R3
OH
Estilbenos Lignanos Flavonoides
.
(Resveratrol) R3
R1 CH3O OCH3 .
OR4
B
R2 OH O
OH OCH3 .
R5
OH A C
R3 R3 R3
OCH3 R5 R4
OH
Los polifenoles en los alimentos se clasifican en diferentes familias (Manach et
al., 2004) ordenadas según su estructura química, especialmente según los ani-
llos fenólicos y los sustituyentes de dichos anillos. En consecuencia, se pueden
clasificar (Figura 6) como:
38
39. d o s
1. Ácidos fenólicos. Entre los que cabe destacar: ácido clorogénico, ácidos
hidroxibenzoicos y ácidos hidroxicinámicos. Dichos ácidos se encuentran en
cantidades muy pequeñas en el reino vegetal, con excepción de ciertas fru-
tas rojas y en las cebollas. El té es, asimismo, una fuente importante de
ácido gálico (4,5 g/Kg) de té fresco). El ácido hidroxibenzoico forma parte
de complejas estructuras en las frutas rojas. El ácido hidroxicinámico se
encuentra en forma libre en los alimentos, pero si éstos sufren procesos
como la congelación, la esterilización o la fermentación se pueden encontrar
en su forma glicosilada.
2. Estilbenos. Los estilbenos, se encuentran mayoritariamente en el vino, sien-
do uno de los más importantes el resveratrol. El vino tinto contiene 0,3 a 7
mg/L de resveratrol en forma libre y 15 mg/L en forma glicosilada (Vitral et
al., 2002).
3. Lignanos. Los lignanos están formados por dos unidades de fenilpropano. Se
encuentran mayoritariamente en el aceite de linaza y en menor cantidad, en
los cereales y las frutas.
4. Flavonoides. Son un grupo de polifenoles muy abundantes en la naturaleza,
habiéndose localizado hasta el momento más de 5000 especies diferentes de
flavonoides en frutas, verduras, semillas, tallos, cereales y cerveza, siendo,
por lo tanto, unos integrantes significativos de la dieta humana.
Dentro los flavonoides más importantes cabe destacar:
4.1. Los flavonoles son los más comunes en las frutas y verduras. Estos
compuestos se encuentran en los alimentos en forma glicosilada, como
39
40. d o s
más representativos cabe destacar la quercitina y kaempferol. Las cebo-
llas contienen aproximadamente 1200 mg/kg, el vino tinto y el té con-
tienen 45 mg/L. Las frutas contienen entre 5 y 10 flavonoles glicosila-
dos diferentes y su concentración esta en función de factores ambien-
tales, tales como la luz solar (Manach et al., 2004).
4.2. Las flavonas se encuentran en cantidades menores que los flavonoles
en las frutas y verduras, también se encuentran en forma glicosilada,
siendo las principales la luteolina y apigenina, que se encuentran en el
perejil. Los cítricos contienen grandes cantidades de flavonas polime-
toxiladas tales como: tangeritina, nobiletina y sinensetina, siendo éstas
las más hidrofóbicas. La mandarina contiene hasta 6500 mg/L (Tomas-
Barberan y Clifford, 2000).
4.3. Las flavanonas se encuentra generalmente en forma glicosilada por un
disacárido en posición 7. Las podemos encontrar en cantidades consi-
derables en el tomate, en los cítricos y ciertas plantas aromáticas, tales
como la menta. El zumo de naranja contiene entre 200 y 600 mg de hes-
piridina/L y de 15 a 85 mg de narirutina/L. Un vaso de zumo de naran-
ja puede contener entre 40 y 140 mg de flavanonas glicosiladas. El con-
tenido mayor de flavanonas en la naranja y mandarina se encuentra en
la parte del albedo y las membranas internas de la naranja y mandarina
(Tomas-Barberan y Clifford, 2000).
4.4. Los flavanoles se encuentran en forma de monómeros (catequina y epi-
catequina) y en forma de polímeros (proantocianidinas). Éstos en los
alimentos no se encuentran en forma glicosilada. Las catequinas están
mayoritariamente presentes en las frutas, en el vino tinto (hasta 300
40
41. d o s
mg/L), en el té, un vaso de té verde contiene hasta 200 mg de catequi-
nas (Lakenbrink et al., 2000) y en la cerveza con/sin alcohol 401 y 343
mg/L respectivamente (Valls y Belles et al., 2005). Las proantocianidi-
nas forman complejos con proteínas de la saliva los cuales son respon-
sables del carácter astringente de las frutas. Es difícil la cuantificación
de las procianidinas en los alimentos ya que según el estado de madu-
ración podemos encontrar diferentes estados de polimerización.
4.5. Las isoflavonas se encuentran principalmente en las plantas legumino-
sas, siendo la soja la de mayor contenido, podemos encontrar genisteí-
na, daidzeína y gliciteína en una proporción de 1:1:0,2, encontrándose
en cuatro formas químicas diferentes: aglicona, 7-O-glicosido, 6”-O-ace-
til-7-O-glicosido y 6”-O-malonil-7-O-glicosido. La semilla de soja con-
tiene entre 580 y 3800 mg de isoflavones/kg. Son sensibles al calor y en
los procesos industriales son hidrolizados a glicosidos tal como ocurre
en la producción de la leche de soja, la cual contiene de 30 a 175 mg/L
(Cassidy et al., 2000).
4.6. Las procianidinas (Figura 7) son pigmentos que podemos encontrar en
el vino tinto, en los cereales y mayoritariamente en las frutas, especial-
mente en la piel de estas últimas. Además pueden existir bajo diferen-
tes formas químicas, siendo la cianidina la más común. El contenido en
los alimentos está en función de la intensidad del color. Puede llegar
hasta 2000-4000 mg/kg en las grosellas y fresas. Estos valores aumen-
tan con el proceso de la maduración. El vino tinto contiene entre 200-
350 mg de antocianinas/L, las cuales se transforman en complejas
estructuras con la edad del vino (Clifford, 2000).
41
42. d o s
Figura 7. Estructura química de las procianidinas
OH
OH O
OH
OH OH
OH
OH O
OH
OH OH
OH
OH O
OH
OH
OH
2.6.1.2.1. FLAVONOIDES Y ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE
Estructuralmente, los flavonoides son derivados benzo-γ-pirenos, su estructura
básica está constituida por dos anillos bencénicos unidos a través de un anillo
pirona o pirano heterocíclico (Bravo, 1998) (Figura 6). La estructura química
de los compuestos fenólicos es precisamente la que les confiere su capacidad
para actuar como captadores de radicales libres (Heim et al., 2002). Esta acti-
vidad antioxidante viene marcada por el tipo de compuesto, su grado de meto-
xilación y el número de grupos hidroxilo. Así, los compuestos con mayor acti-
vidad (Rice-Evans et al., 1996) son aquéllos que presentan dos grupos hidroxi-
lo en posición orto en el anillo B, lo que confiere una alta estabilidad al radi-
cal que se forma después de la reacción de captura del radical libre. Contienen
un doble enlace 2,3 en conjugación con el 4-oxo (C=O) en el anillo C y aque-
llos compuestos que tienen grupos OH- en 3 y 5 y el grupo oxo (C=O) en 4 ani-
llos A y C. Así pues:
42
43. d o s
• Pueden actuar directamente como "scavenger" de radicales libres, oxidándo-
se y dando lugar a otros compuestos más estables (Figura 8).
• Pueden estabilizar compuestos obtenidos a partir de radicales libres.
• Pueden tener un efecto aditivo a la defensa antioxidante endógena, aumen-
tando o manteniendo dicha defensa antioxidante.
La hidrofobicidad de los flavonoides es intermedia entre la vitamina C (alta-
mente hidrofílica) y la vitamina E (altamente hidrofóbica). Por lo tanto, actua-
rán en la interfase agua-lípido, siendo los más hidrofóbicos los glucuronizados
y sulfatados. Asimismo, tienen capacidad de quelar iones metálicos (Fe, Cu),
.
impidiendo la formación del radical hidroxilo (OH ) (Middleton et al., 2000;
Ozgova et al., 2003) e inhibiendo determinadas enzimas como ciclooxigenasa
(Laughton et al., 1991), lipoxigenasa (Van Hoorn et al., 2002), NADPH oxidasa
(Varga et al., 2004), etc. Los efectos de los polifenoles dependen de la canti-
dad y su biodisponibilidad.
Los polifenoles también pueden tener efecto prooxidante (Figura 8). Así, en
estudios in vitro, en ciertos flavonoides como los flavanoles con una di-hidroxi-
lación en el anillo B, tienen la habilidad de oxidarse en condiciones concretas
(Chan et al., 2003) dando lugar a la formación de derivados semiquinónicos, que
en presencia de ión superóxido, dan lugar a la formación de peróxido de hidró-
geno. En presencia de metales de transición, tales como el Fe y Cu, este peró-
.
xido formará el radical hidroxilo (OH ). Por otra parte, la semiquinona puede oxi-
darse a quinona y dañar a las macromoléculas (proteínas, lípidos, DNA, RNA,
etc.) (Spencer et al., 2004; Galati y O’brien, 2004).
43
44. d o s
Figura 8. Actividad antioxidante y prooxidante de los polifenoles
Antioxidantes
Flavonoide (Vitamina C)
O-
ANTIOXIDANTES
OH
Flavonoide O2.- H2O2 Flavonoide .
OH O
HO. H2O semiquinónico
OH O OH O
R5. R5.
OH OH
OH O OH O
O2
O2.-
PROOXIDANTES
O
Flavonoide O
quinónico
-2e + 2H+ OH O
Daño celular Derivados R5.
quinónicos
OH
OH O
El mecanismo a través del cual los flavonoides ejercen sus acciones benefi-
ciosas o tóxicas aun está sin esclarecer. Sin embargo, estudios recientes han
especulado que la actividad clásica como antioxidantes de donadores de hidró-
genos difiere de la explicación básica para los efectos celulares. Actualmente, se
está estudiando la posibilidad de un nuevo mecanismo de actuación no antioxi-
dante y de protección como sería la unión a receptores, funcionando como molé-
culas señal, así como la modulación de la expresión de genes (Rice-Evans,
2003).
Los flavonoides se combinan con azúcares para formar glicósidos, siendo ésta
la forma más habitual en la que se encuentran en la naturaleza. Sin embargo,
44
45. d o s
se ha visto que las agliconas pueden mostrar incluso una actividad antioxidante
superior a sus correspondientes glicósidos.
2.6.1.2.2. BIODISPONIBILIDAD DE LOS POLIFENOLES
Los mecanismos de absorción gastrointestinal de los polifenoles no están total-
mente esclarecidos. Por su naturaleza hidrofílica se piensa que tienen que estar
implicados los transportadores de membrana que faciliten su transporte, aunque en
la actualidad solamente ha sido identificado un transporte activo dependiente de
Na+ en el transporte de ácidos fenólicos (Ader et al., 1996).
En el caso de los flavonoides, éstos (con excepción de los flavanoles) se encuen-
tran en forma glicosilada y esta glicosilación influye de forma importante en su
absorción. Las agliconas pueden ser absorbidas desde el intestino delgado (Hollman
y Katan, 1999) y los glicósidos que resisten la hidrólisis del estómago, no pueden ser
absorbidos en su forma nativa por lo que deben de ser hidrolizados por las enzimas
intestinales o por la microflora del colon para ser absorbidos (Day et al., 2000). En
muchos casos, cuando la flora está implicada, la eficiencia de absorción puede verse
reducida porque tiene lugar una degradación de las agliconas que son liberadas en
forma de ácidos aromáticos. Una excepción en cuanto a su absorción son aquellos
flavonoides conjugados con glucosa que pueden utilizar el sistema de transporte acti-
vo de la glucosa dependiente de Na+ (SGLT1) a nivel del enterocito para ser absorbi-
dos, y posteriormente hidrolizados en el interior de las células por una α-glucosida-
sa (Day et al., 1998). Otra vía implicada en la hidrólisis de algunos glucósidos es a
través de una enzima glucosidasa que se encuentra en la membrana de las microve-
llosidades de las células intestinales, y cataliza la hidrólisis extracelular facilitando la
difusión de las agliconas al interior de las células (Day et al., 2000).
Las procianidinas difieren de la mayoría de los otros polifenoles por su natura-
leza polimérica y alto peso molecular, lo cual limita su absorción a través de la
45
46. d o s
barrera gástrica donde los olígomeros de más de tres unidades es improbable que
sean absorbidos a nivel del intestino delgado en su forma nativa, (solo dímeros
y trímeros son capaces de atravesar el epitelio intestinal). Así, las procianidinas,
las cuales son los polifenoles más abundantes de la dieta, son muy pobremente
absorbidas, pero pueden ejercer sus efectos localmente en el tracto gastrointes-
tinal o mediar su actividad a través de los ácidos fenólicos producidos resultado
de la degradación microbial. Su acción local es muy importante al estar el intes-
tino particularmente expuesto a agentes oxidantes.
Los efectos de los otros componentes del alimento sobre la biodisponibilidad
de los polifenoles no están estudiados, aunque suponemos que pueden ocurrir
interacciones entre los polifenoles y componentes como las proteínas y los poli-
sacáridos que afecten a su absorción. Otros efectos indirectos de la dieta son su
efecto sobre el pH, la fermentación intestinal, la excreción biliar, etc. que pue-
den tener consecuencias sobre la absorción final de los polifenoles.
En cuanto al metabolismo de los antioxidantes procedentes de la dieta, éste es
complejo y los antioxidantes pueden actuar como sustratos de diferentes enzimas.
Así, los compuestos polifenólicos son modificados por enzimas de biotransforma-
ción de la fase I y los de la fase II que pueden cambiar considerablemente la fun-
ción de un componente particular, modificándolo para su eliminación posterior o
generando compuestos más bioactivos. La biotransformación en el hígado por
medio de reacciones de fase I introduce o expone grupos polares, y la que tiene
lugar en el colon mediante reacciones de fase II, en las que los microorganismos
degradan los flavonoides no absorbidos. Las reacciones de conjugación de los gru-
pos hidroxilo con el ácido glucurónico, sulfato, glicina o metilación son los pasos
más frecuentes en las metabolización de los flavonoides (Stahl et al., 2002) y algu-
nas de estas reacciones afectan a la capacidad antioxidante in vivo.
La metilación en la posición 3’ de cianidina-3-glucosida y de la quercitina
disminuye su capacidad antioxidante del metabolito. La conjugación con glucu-
46
47. d o s
rónido o sulfato puede afectar a la capacidad antioxidante dependiendo de la
posición en la que tenga lugar la conjugación. La quercitina es posiblemente
conjugada durante el proceso de absorción, y parece retener su actividad antio-
xidante.
El transporte de los polifenoles en plasma está asociado a proteínas, no
encontrandose libres en sangre, siendo la principal transportadora la albúmina.
La concentración plasmática de los polifenoles después de un consumo elevado
varía de acuerdo a la naturaleza y fuente de los polifenoles. Con respecto a la eli-
minación de los metabolitos de los polifenoles, la excreción puede seguir dos vías
diferentes, la vía biliar y la urinaria. Los metabolitos conjugados son principal-
mente eliminados por la bilis mientras que los monosulfatos lo hacen principal-
mente por orina.
A consecuencia de su estructura, presentan importante actividad antioxidan-
te con unos efectos metabólicos importantes. Ya que su solubilidad es interme-
dia entre la vitamina C y la vitamina E, es de esperar que actúen en la interfase
agua/lípido y puedan estar implicadas en la regeneración oxidativa de ambas
vitaminas. La glucuronidación y sulfatación ocasiona polifenoles más hidrofílicos,
lo que puede afectar su sitio de acción y su interacción con otros antioxidantes.
También pueden mostrar efectos indirectos sobre la salud porque son metaboli-
zados por la misma vía que algunos xenobióticos u hormonas endógenas.
Tras el consumo de flavonoides presentes en alimentos como la cebolla y el
tomate (Boyle et al., 2000), se observa que glucósidos como la quercetina-glu-
cosidada y isorhamnetina-glucosidada incrementan sus niveles en plasma; ade-
más, este incremento se asoció con un incremento en la resistencia del ADN de
los linfocitos a la escisión de cadena, y a una disminución de los niveles de la
base modificada 8-hidroxi 2’-deoxiguanosina en orina después de 4h de haber
ingerido cebolla. En el mismo estudio, con una combinación dietética de tomate
y cebolla, se observó que la presencia del flavonoide quercetina en plasma tenía
47
48. d o s
relación con una disminución en la oxidación de las bases endógenas, sin apre-
ciarse cambios en los niveles de MDA en orina.
Otros estudios llevados a cabo por Cao y colaboradores (Cao et al., 1998) en
humanos, encontraron que después de una comida con fresas, espinacas o vino
desalcoholizado, todos ellos alimentos ricos en antioxidantes de naturaleza fenó-
lica, existió un aumento en la capacidad antioxidante en suero utilizando 3 méto-
dos (ORAC, Trolox y la capacidad de reducir el hierro). Otro estudio (Nagyova et
al., 1998) en vegetarianos demostró que los TBARS estaban reducidos y la capa-
cidad antioxidante total en plasma incrementada.
2.6.1.3. MELANOIDINAS
Las melanoidinas son unos polímeros formados principalmente partir de las inte-
racciones entre carbohidratos y compuestos que poseen un grupo amino libre
(aminoácidos, péptidos y proteínas) a través de la reacción de Maillard (que pro-
duce pigmentos marrones). Son un grupo de sustancias con actividad antioxidan-
te que está presente de forma importante en determinados alimentos (café,
malta, bollería, cerveza, etc), siendo ingeridos en cantidades considerables en la
dieta habitual, con una media de ingestión del orden de varios gramos al día.
La reacción de Maillard es una de las más importantes en lo que respecta a
los cambios químicos experimentados por los componentes de los alimentos
durante el procesado y almacenaje de los mismos (Friedman, 1996). Entre los
distintos efectos fisiológicos de las melanoidinas se han descrito los siguien-
tes: capacidad antimicrobiana, antimutagénica, antitumoral, capacidad de
actuar como antioxidantes y como prooxidantes, supresión del crecimiento celu-
lar tumoral e inhibición de enzimas digestivos.
Su papel como antioxidante in vivo no es conocido a fondo aunque distintos
estudios in vitro apoyan su papel beneficioso como antioxidante de los radicales
48
49. d o s
hidroxilo, superóxido y peroxilo, actuando además como quelantes de metales
como el zinc y el cobre. Así, algunos autores (Chuyen, 1988) observaron que los
niveles de peroxidación lipídica en hígado de ratas wistar alimentadas durante 6
semanas con alimentos ricos en melanoidinas (miso) eran inferiores a los del
grupo control. En una línea similar, nuestro grupo de investigación (Valls et al.,
2004), utilizando melanoidinas procedentes de síntesis, a partir de glucosa-glici-
na, encontró efecto como antioxidante frente a la toxicidad inducida en hepato-
citos aislados de rata por el agente antitumoral adriamicina. Se observó una dis-
minución en los TBARS y en los niveles de LDH liberados al medio extracelular, a
la vez que se producía un incremento en los niveles de ATP. Otros estudios mos-
traron el papel protector de los productos de Maillard, contra el daño oxidativo al
ser capaz de inhibir la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL)
humanas in vitro (Dittrich et al., 2003).
No se conoce demasiado sobre su biodisponibilidad, pero ciertos estudios en
animales han permitido saber que se absorben a través del tracto gastrointesti-
nal. Con respecto a su biotransformación, se cree que las enzimas de la fase II
facilitan el tránsito metabólico de las melanoidinas formadas en los alimentos
(Faist y Erbersdobler, 2001). No es conocido el mecanismo por el que estos com-
puestos pueden ejercer sus efectos a nivel celular, aunque sabemos que los com-
puestos de la reacción de Maillard se absorben por difusión y son captados en el
hígado, riñón, músculo y eliminados por la orina (Erbersdobler y Faist, 2001). Por
otro lado, distintos trabajos apuntan a que el efecto de las melanoidinas en las
células pueda estar mediado por los RAGE (receptor for advanced glycation end
products), receptores que fueron originalmente identificados y caracterizados
basándose en la capacidad de unir los productos de glicosilación avanzada
(AGEs).
49
